SỞ GD – ĐT ĐỒNG THÁP
TRƯỜNG THPT TRƯỜNG XUÂN
******
NGHIÊN CỨU KHSP ỨNG DỤNG
Tên đề tài:
“Một số phương pháp giúp học sinh giải nhanh bài tập
về phản ứng oxi hóa – khử”
Giáo viên: Lý Bảo Việt
Tổ: Hóa – Sinh
Bộ môn: Hóa học
Trường Xuân, tháng 11 năm 2010
PHỤ LỤC
Trang
1. Tên đề tài 2
2. Tóm tắt 2
3. Giới thiệu
3.1. Hiện trạng 2
3.2. Giải pháp thay thế 3
3.2.1. Phương pháp bảo toàn electron 3
3.2.2. Phương pháp ion – electron 10
3.3.3. Phương pháp quy đổi 12
4. Phương pháp nghiên cứu 15
5. Phân tích dữ liệu và bàn luận 16
6. Kết luận và khuyến nghị 17
Tài liệu tham khảo 18
2
1-Tên đề tài
“Một số phương pháp giúp học sinh giải nhanh bài tập về phản ứng oxi hóa – khử”
2-Tóm tắt đề tài:
Với hình thức thi trắc nghiệm học sinh thường phải mất nhiều thời gian khi giải những
bài tập tính toán, đặc biệt là những bài tập về phản ứng oxi hóa - khử. Nếu các em vẫn giải

Trong nhiều năm qua, đề thi tuyển sinh các khối A, B luôn có sự hiện diện của của các
bài tập về phản ứng oxi hóa - khử. Đề tài này đặc biệt phục vụ cho học sinh ôn tập thi tuyển
sinh, cũng có thể áp dụng để giải nhanh các bài tập đơn giản trong kiểm tra định kỳ trên lớp.
3.2. Giải pháp thay thế:
Vận dụng các phương pháp: phương pháp bảo toàn electron, phương pháp ion –
electron và phương pháp quy đổi vào việc giải các bài tập về phản ứng oxi hóa – khử.
3.2.1. Phương pháp bảo toàn electron: (Sử dụng tiện lợi cho các trường hợp xảy ra nhiều
phản ứng oxi hóa – khử hoặc thong qua nhiều giai đoạn)
3.2.1.1. Nội dung: “Trong phản ứng oxi hóa - khử thì tổng số mol electron do các chất khử
nhường bằng tổng số mol electron do các chất oxi hóa nhận”
Quy trình áp dụng phương pháp bảo toàn electron.
Bước 1: Xác định chất khử và chất oxi hóa (dựa vào số oxi hóa, nếu chất khử, chất oxi hóa
có nhiều trạng thái oxi hóa (ví dụ như sắt) chỉ cần quan tâm trạng thái số oxi hóa đầu và
trạng thái số oxi hóa cuối, thậm chí không cần quan tâm đến việc cân bằng các phương trình
phản ứng.
Bước 2: Viết các quá trình nhường và nhận electron. (kèm theo số mol tương ứng của các
chất trong mỗi quá trình.
Bước 3: Từ định luật bảo toàn electron suy ra phương trình liên hệ giữa số mol electron
nhường và số mol electron nhận.
*Lưu ý:
- Khi cần tìm số mol (khối lượng) của một chất nào đó, có thể áp dụng định luật bảo
toàn khối lượng, định luật bảo toàn nguyên tố để hỗ trợ.
- Một hỗn hợp gồm nhiều kim loại có hóa trị không đổi và có khối lượng cho trước sẽ
phải nhường một số mol electron không đổi cho bất kỳ tác nhân oxi hóa nào. Và các tác
nhân oxi hóa hỗn hợp đó sẽ nhận lượng số mol electron bằng nhau.
*Cách tính số mol NO
3
-
; SO
4
x
na
−5
← n.a→
x
na
−5
(1)
- Trong phản ứng thu được muối M(NO
3
)
n
nên số mol NO
3
-
cần để tạo muối gấp n lần số
mol của kim loại M. Vậy nNO
3
-
tạo muối bằng n.a (2)
4
- Từ (1) và (2) ta có mối liên hệ giữa số mol NO
3
-
tạo muối và số mol N
+x
(sản phẩm khử thu
được) được biểu thị bằng biểu thức sau:

-
tạo muối + số mol N
+5
nhận
electron.
- Tương tự đối với chất oxi hóa là H
2
SO
4
đặc.
- Giả sử S
+6
(trong H
2
SO
4
) bị khử xuống S
+x
. Theo phương pháp bảo toàn electron thì số mol
electron mà N
+5
nhận bằng n.a
Quá trình khử S
+6
+ (6-x) → S
+xx
na

2
2
4
x
x
an
na
n
n
x
S
So
−
=
−
=
+
−
- Hay nói cách khác, số mol SO
4
2-
tạo muối bằng
2
1
số mol electron kim loại nhường bằng số
mol electron S
+6
nhận.
- Từ đây, suy ra số mol H
2

2
=
mol3,0
4,22
72,6
=
Gọi x là số mol của Al, Y là số mol của Fe.
5
*Quá trình khử: S
+6
+ 2e → S
+4
0,6mol ← 0,3mol
*Quá trình oxi hóa: Al → Al
3+
+ 3e Fe → Fe
3+
+ 3e
xmol → 3x ymol → 3y mol
Theo phương pháp thăng bằng electron ta có: 3x + 3y = 0,6 (1)
Theo đề bài ra ta có: 27x + 56y = 8,3 (2)
Từ (1) và (2) ta tìm được x = 0,1 mol ; y = 0,1 mol
Khối lượng của mỗi kim loại:
mAl

= 27x0,1 = 2,7g; mFe = 56x0,1 = 5,6g
*Cách 2: HS viết 2 phương trình phản ứng, dựa vào số liệu đề bài lập hệ hai phương trình
giải tìm được số mol của 2 kim loại. Từ đó suy ra khối lượng của 2 kim loại.
*Nhận xét: Với bài tập này HS có thể tìm theo hai cách tương đối dễ dàng, tuy nhiên với
những bài tập phức tạp hơn như những bài bên đưới thì việc giải theo cách 2 sẽ gặp khó

4,0
24
6,9
=
mol → 0,4 mol 0,8 mol
Tổng số mol H
2
SO
4
đã dùng là:
mol5,0
98
49
=
Số mol H
2
SO
4
đã dùng để tạo muối bằng số mol Mg
2+
= 0,4 mol.
Vậy số mol H
2
SO
4
đã dùng oxi hóa Mg là: 0,5 – 0,4 = 0,1 mol.
*Quá trình khử: S
+6
+ (6-a)e → S
a

+ 3e → N
+2
(NO)
0,03 mol ← 0,01 mol
N
+5
+ 1e → N
+4
(NO
2
)
0,04 mol ← 0,04 mol
*Quá trình oxi hóa: Cu → Cu
2+
+ 2e
xmol → x 2x
Mg → Mg
2+
+ 2e
ymol → y 2y
Al → Al
3+
+ 3e
zmol → z 3z
Theo phương pháp bảo toàn electron ta có: 2x + 2y + 3z = 0,03 + 0,04 = 0,07
Từ đây, ta suy ra được khối lượng muối nitrat sinh ra là:
m = mCu(NO
3
)
2

2
+ 2e → 2Cl
-
x → 2x mol
O
2
+ 4e → 2O
2-
y → 4y mol
Theo phương pháp bảo toàn electron: 2x + 4y = 0,9 + 0,4 = 1,3 (1)
Theo định luật bảo toàn khối lượng: 71x + 32y + 4,8 + 8,1 = 37,05 (2)
Giải hệ (1) và (2) ta tìm được x, y và từ đó tìm được thành phần của các chất trong A.
7
Ví dụ 5: (TS ĐH A 2007) Hòa tan hoàn toàn 12g hỗn hợp Fe, Cu (tỉ lệ mol 1:1)Bằng axit
HNO
3
, thu được V lít hỗn hợp khí X gồm NO và NO
2
(đktc) và dung dịch Y chỉ chứa 2
muối và axit dư. Tỉ khối của X đối với H
2
bằng 19. Giá trị của V là:
A. 4,48 B. 5,6 C. 3,36 D. 2,24
Hướng dẫn giải:
Từ tỉ khối của X đối với H
2
ta tính được tỉ lệ mol 2 khí là 1:1. Đặt số mol mỗi khí là x.
Gọi số mol mỗi kim loại là y, ta có:
56y + 64 y = 12 → y = 0,1
*Quá trình oxi hóa Cu → Cu

duy nhất (đktc). Giá trị của m là:
A. 2,52 B. 2,22 C. 2,62 D. 2,32
Hướng dẫn giải: Trong bài toán này hỗn hợp X gồm Fe và các 3 oxit của sắt nên ta chỉ cần
chú ý đến trạng thái đầu và trạng thái cuối của sắt.
N
NO
=
mol025,0
4,22
56,0
=
n
Fe
=
mol
m
56
Dựa vào định luật bảo toàn khối lượng ta có m
O
= 3 - m → n
O
=
mol
m
16
3 −
*Quá trình oxi hóa: Fe → Fe
3+
+ 3e
mol

2
O
3
ở nhiệt độ cao một thời gian
người ta thu được 6,72g hỗn hợp gồm 4 chất rắn khác nhau. Đem hòa tan hoàn toàn hỗn hợp
này vào dung dịch HNO
3
dư thấy tạo thành 0,448 lít khí B duy nhất có tỉ khối so với H
2
bằng 15. Giá trị m là:
A. 5,56 B. 6,64 C. 7,2 D. 8,81
Hướng dẫn giải:
M
B
= 15.2 = 30 → B là NO có số mol =
mol02,0
4,22
448,0
=
Ở bài toán này, ta nhận thấy sắt không bị thay đổi trạng thái oxi hóa.(trạng thái đầu và cuối
sắt đều có số oxi hóa là +3). CO là chất khử, HNO
3
là chất oxi hóa. Vì vậy đặt số mol của
Co là x.
*Quá trình nhận electron: N
+5
+ 3e → N
+2
(NO)
0,06 mol ← 0,02 mol

là:
A. 0,224 lit và 0,672 lit C. 2,24 lit và 6,72 lit
B. 0,672 lit và 0,224 lit D. 6,72 lit và 2,24 lit
Hướng dẫn giải:
Xét trong cả quá trình, thực chất chỉ có Al thay đổi số oxi hóa nên ta có
*Quá trình oxi hóa Al → Al
3+
+ 3e
0,02mol → 0,06 mol
Gọi x là số mol của NO → số mol NO
2
là 3x mol.
*Quá trình khử: N
+5
+ 3e → N
+2
(NO)
3x mol ← x mol
9
N
+5
+ 1e → N
+4
(NO
2
)
3x mol ← 3x mol
Theo phương pháp bảo toàn electron ta có 6x = 0,06 → x = 0,01
Vậy thể tích của NO và NO
2

Theo phương pháp bảo toàn electron: 2x + 3y + 3z = 1,1 (1)
Theo đề bài: 24x + 27y + 56z = 16,3 (2)
Khối lượng muối khan thu được bao gồm MgSO
4
, Al
2
(SO
4
)
3
và Fe
2
(SO
4
)
3
m = 120x + 171y + 200z.
Để tính m ta lấy 48x (1) + ( 2) ta được m = 48.1,1 + 16,3 = 69,1 g
Cách tính nhanh: Áp dụng công thức tính số mol SO
4
2-
trong muối.
Số mol SO
4
2-
tạo muối =
2
1
số mol e S
+6

+ 2e → S
+4
0,6 ← 0,3 mol
N
+5
+ 3e → N
+2
(NO)
0,6 mol ← 0,2 mol
Vậy nNO
3
-
tạo muối = số mol e N
+5
nhận = 0,6 mol
nSO
4
2-
tạo muối =
2
1
số mol e S
+6
nhận = 0,3 mol
Từ đó ta tính được khối lượng muối khan thu được:
m = mKL + mNO
3
-
+ mSO
4

+ 2e → H
2
0,02mol → 0,01 mol
Vậy thể tích H
2
thu được là: 0,01 . 22,4 = 0,224 lit
3.2.2. Phương pháp ion – electron
Ngoài việc cân bằng oxi hóa – khử còn áp dụng giải các bài toán phản ứng oxi hóa khử
có môi trường (axit, bazơ, nước), tính lượng môi trường H
+
tham gia phản ứng. Chỉ áp dụng
cho dạng toán kim loại hoặc hỗn hợp các kim loại tác dụng với axit có tính oxi hóa mạnh
như H
2
SO
4
đặc hoặc HNO
3
. Nếu học sinh không biết phương pháp này mà sử dụng phương
pháp khác để giải thì sẽ mất thời gian và có thể không tìm ra kết quả của bài toán.
Đối với bài toán oxit kim loại hoặc hỗn hợp các oxit kim loại tác dụng với axit theo
phản ứng oxi hóa khử, khi sử dụng phương pháp ion – electron thì ngoài số mol H
+
tính theo
bán phản ứng ion – electron còn có số mol H
+
lấy oxi của oxit để tạo nước.
3.2.2.1. Cách viết các bán phản ứng oxi hóa – khử (quá trình oxi hóa và hóa trình khử)
* Nếu phản ứng có axit tham gia.
Vế nào thiếu bao nhiêu oxi O thì them bấy nhiêu H

3
→ 2CrO
4
2-
Vế trái thiếu 5O, thêm vào vế trái 10OH
-
để tạo 5H
2
O bên vế phải, sau đó cân bằng điện
tích bán phản ứng.
Cr
2
O
3
+ 10 OH
-
→ 2CrO
4
2-
+ 5H
2
O + 6e
Ngoài ra, học sinh cần linh hoạt trong các trường hợp ngoại lệ.
* Phản ứng có nước tham gia.
- Sản phẩm phản ứng tạo ra axit (viết như phản ứng có axit tham gia)
- Sản phẩm phản ứng tạo ra bazơ (viết như phản ứng tạo ra bazơ)
MnO
4
-
+ 2H

3
-
+ 12H
+
+ 10e → N
2
+ 6H
2
O
2,4 mol ← 0,2 mol
2NO
3
-
+ 4H
+
+ 3e → NO + 2H
2
O
0,4 mol ← 0,1 mol
Từ 2 bán phản ứng trên ta suy ra được nHNO
3
= nH
+
= 2,4 + 0,4 = 2,8 mol.
[ ]
MHNO 5,3
8,0
8,2
3
==→

=
2NO
3
-
+ 4H
+
+ 3e → NO + 2H
2
O
0,8 ← 0,6 mol
Vậy số mol HNO
3
phản ứng = 0,8 mol.
Vì lượng HNO
3
dùng dư 20% so với lượng cần thiết nên:
Số mol HNO
3
đã dùng = 0,8 + 0,8x20% = 0,96 mol
Vdd HNO
3
= 0,96/2 = 0,48 lit
Ví dụ 3: Hòa tan m gam hỗn hợp Y gồm FeO, Fe
2
O
3
, Fe
3
O
4

Số mol H
+
= nHNO
3
= 0,15.2 = 0,3 mol
3fe
3
O
4
+ 28HNO
3
→ 9Fe(NO
3
)
3
+ NO + 14H
2
O
0,3 mol
Từ phương trình trên ta tính được nFe
3
O
4
=
mol
28
3,0.3
và số mol của NO =
mol
28

cho số mol nguyên tử các nguyên tố trong hỗn hợp.
- Bước 2: Lập các phương trình dựa vào các định luật bảo toàn khối lương, bảo toàn
nguyên tố, bảo toàn electron và dựa vào các dữ kiện khác của đề bài nếu có.
- Bước 3: Giải các phương trình và tính toán các kết quả bài toán yêu cầu.
3.2.3.3. Yêu cầu đối với học sinh khi giải bài tập bằng phương pháp quy dổi nguyên tử.
Phương pháp quy đổi nguyên tử là phương pháp kết hợp những ưu điểm của việc vận
dụng các định luật bảo toàn khối lượng, bảo toàn nguyên tố và bảo toàn electron. Vì vậy để
áp dụng có hiệu quả phương pháp này học sinh phải thành thạo kỹ năng vận dụng các định
luật bảo toàn trên.
3.2.3.4. Các chú ý khi sử dụng phương pháp quy đổi.
- Khi quy đổi hỗn hợp nhiều chất (hỗn hợp X) – (từ 3 chất trở lên) thành hỗn hợp 2
chất hay chỉ còn 1 chất ta phải bảo toàn số mol nguyên tố và bảo toàn khối lượng của hỗn
hợp.
- Có thể quy đổi hỗn hợp X về bất kỳ cặp chất nào, thậm chí quy dổi về 1 chất. Tuy
nhiên ta nên chọn cặp chất nào đơn giản có ít phản ứng oxi hóa – khử nhất để đơn giản việc
tính toán.
- Trong quá trình tính toán theo phương pháp quy đổi đôi khi ta gặp số âm đó là do sự
bù trừ khối lượng của các chất trong hỗn hợp. Trong trường hợp này ta vẫn tính toán bình
thường và kết quả cuối cùng vẫn thỏa mãn.
- Đối với hỗn hợp các oxit của sắt, khi quy đổi hỗn hợp về 1 chất là Fe
x
O
y
thì oxit
Fe
x
O
y
tìm được chỉ là oxit giả định không có thực.
3.2.3.5. Các ví dụ minh họa:

+ 3e
xmol → 3x
O + 2e → O
2-
ymol → 2y
14
N
+5
+ 3e → N
+2
(NO)
0,18 mol ← 0,06 mol
Áp dụng phương pháp bảo toàn electron: 3x = 2y + 0,18 (2)
Giải hệ (1) và (2) ta được x = 0,16 mol và y = 0,15 mol.
Ta có: nFe(NO
3
)
3
= nFe = 0,16 mol
Vậy: m Fe(NO
3
)
3
= 0,16.242 = 38,72 g.
Ví dụ 2: (TSĐH B 2007) Nung m g bột sắt trong oxi, thu được 3 g hỗn hợp chất rắn X.
Hòa tan hết hỗn hợp X trong dung dịch HNO
3
(dư), thoát ra 0,56 lit NO là sản phẩm khử
duy nhất (đktc). Giá trị của m là:
A. 2,52 B. 2,22 C. 2,62 D. 2,32

2
O
3
) =
mol02,0
160
6,1.2
=
Vậy, m = (0,02 + 0,025).56 = 2,52 gam
Ví dụ 3: Hỗn hợp X gồm (Fe, FeO, Fe
2
O
3
, Fe
3
O
4
) với số mol mỗi chất là 0,1 mol, hòa tan
hết vào dung dịch Y dư (gồm HCl và H
2
SO
4
loãng) thu được dung dịch Z. Nhỏ từ từ dung
dịch Cu(NO
3
)
2
1M vào dung dịch Z cho tới khi ngưng thoát khí. Thể tích dung dịch
Cu(NO
3

2
O
0,2 mol → 0,2 0,4
Fe + 2H
+
→ Fe
2+
+ H
2
0,1 mol → 0,1
Dung dịch Z gồm 0,3 mol Fe
2+
và 0,4 mol Fe
3+
tác dụng với Cu(NO
3
)
2
3Fe
2+
+ NO
3
-
+ 4H
+
→ 3Fe
3+
+ NO + 2H
2
O

– mỗi nhóm có 20 học sinh). Nhóm 1 là nhóm thực nghiệm, nhóm 2 là nhóm đối chứng.
Nhóm thực nghiệm được tác động bằng việc áp dụng các phương pháp đã nêu. Kết quả cho
thấy tác động có ảnh hưởng tích cực, kết quả của nhóm thực nghiệm là cao hơn so với nhóm
đối chứng.
4.2. Thiết kế nghiên cứu:
Nhóm Kiểm tra trước tác động Tác động Kiểm tra sau tác động
N1
O1
Vận dụng các
phương pháp giải
O3
N2 O2 X O4
Trong đó: N1: nhóm 1 của CLB hóa học 20 học sinh.
N2: nhóm 2 của CLB hóa học có 20 học sinh.
O1, O2: kiểm tra kết quả học tập môn hóa của 2 nhóm trước khi tác động.
O3, O4: kiểm tra kết quả học tập môn hóa của 2 nhóm sau khi tác động.
4.3. Quy trình nghiên cứu:
*Giáo viên chuẩn bị nội dung các phương pháp: phương pháp bảo toàn electron,
phương pháp ion – electron, phương pháp quy đổi và soạn những bài tập áp dụng minh họa
cho các phương pháp nêu trên.
*Giáo viên chọn 2 nhóm thực nghiệm và đối chứng có kết quả học tập môn hóa tương
đương nhau.
*Kiểm tra 2 nhóm với những bài tập về phản ứng oxi hóa khử (ghi nhận kết quả để
tổng hợp, phân tích đánh giá đề tài)
16
*Giáo viên tiến hành hướng dẫn học sinh trong nhóm thực nghiệm áp dụng các
phương pháp nêu trên để giải bài tập về phản ứng oxi hóa khử.
*Tiến hành kiểm tra 2 nhóm, ghi nhận kết quả để tổng hợp phân tích, đánh gái kết quả.
5. Phân tích dữ liệu và bàn luận kết quả:
5.1. Kết quả kiểm tra trước và sau tác động của 2 nhóm:

11
7 7.8 6.5 6.8
12
6.5 8.3 7.3 7.5
13
6 9.5 4 4.8
14
4.8 6 5 5.3
15
6.3 7.3 6.8 7
16
6 7.5 7.3 7
17
5 6 4.3 3.5
18
5 6.8 4.8 6.3
19
3.5 5 7 7
20
2.5 4.5 4.5 3.8
5.2.Phân tích số liệu thu được:
Nhóm thực nghiệm Nhóm đối chứng
Trước tác động Sau tác động Trước tác động Sau tác động
Mốt 5 9.5 5 7
Trung vị 5.15 7.3 5.15 5.65
Giá trị TB 5.465 7.32 5.635 5.83
Độ lệch chuẩn SD 1.5315 1.5956 1.6567 1.4974
Giá trị T-test , p = 0.7380 0.0042
Mức độ ảnh hưởng
SMD

10/2008 ; 11/2008 ; 12/2008 ; 3/2009 – Tạp chí của Hội háo học Việt Nam.
4. Đề thi tuyển sinh ĐH – CĐ khối A, B các năm 2006, 2007, 2008, 2009 và 2010
5. Thông tin trên internet: www.violet.vn
19